1. Qu'est-ce que l'acier inoxydable martensitique ? Il s'agit d'un type d'acier inoxydable présentant une microstructure martensitique à température ambiante et dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées par traitement thermique. D'une manière générale, il s'agit d'un type d'acier inoxydable qui peut être durci. Parmi les qualités courantes d'acier inoxydable martensitique, on trouve le 1Cr13, [...]
Il s'agit d'un type d'acier inoxydable présentant une microstructure martensitique à température ambiante et dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées par traitement thermique.
Il s'agit d'un type d'acier inoxydable qui peut être durci.
Parmi les qualités courantes d'acier inoxydable martensitique, on peut citer le 1Cr13, le 2Cr13, 3Cr134Cr13, 3Cr13Mo, 1Cr17Ni2, 2Cr13Ni2, 9Cr18 et 9Cr18MoV.
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L'acier inoxydable martensitique peut être soudé à l'aide de divers procédés de soudage à l'arc électrique. techniques de soudage.
Actuellement, le soudage à l'arc reste la méthode principale, tandis que l'utilisation du dioxyde de carbone soudage sous protection gazeuse ou le soudage sous protection gazeuse mixte argon-dioxyde de carbone peut réduire de manière significative la quantité d'hydrogène dans la soudure, réduisant ainsi le risque de fissuration à froid dans la soudure.
En général, lorsqu'une plus grande résistance est requise dans la soudure, le Cr13 martensitique soudage de l'acier inoxydable Les barres et les fils sont utilisés pour que la composition chimique du métal soudé soit similaire à celle du métal de base, mais cela augmente la probabilité de fissuration à froid.
Considérations :
a. Le préchauffage est nécessaire avant le soudage et la température ne doit pas dépasser 450°C pour éviter la fragilisation à 475°C.
Un traitement thermique post-soudage doit être effectué.
Une fois la température refroidie à 150-200°C, un traitement thermique post-soudage doit être effectué pendant 2 heures pour permettre la transformation de toutes les parties de l'acier. austénite en martensite, suivi d'un revenu à haute température où la température est portée à 730-790°C.
Le temps de maintien doit être de 10 minutes par 1 mm d'épaisseur de la plaque, mais pas moins de 2 heures, et enfin il doit être refroidi à l'air.
b. Pour éviter les fissures, la teneur en S et P des baguettes et fils de soudure doit être inférieure à 0,015%, et la teneur en Si ne doit pas être supérieure à 0,3%.
Une augmentation de la teneur en Si peut entraîner la formation de ferrite primaire grossière, ce qui diminue la plasticité du joint.
Les teneur en carbone doit généralement être inférieure à celle du métal de base, ce qui peut réduire sa trempabilité.
Le métal de soudure de l'acier austénitique Cr Ni présente un niveau élevé de plasticité, ce qui permet d'atténuer la contrainte produite pendant la transformation martensitique dans la zone affectée thermiquement.
En outre, les soudures en acier inoxydable austénitique Cr Ni ont une solubilité élevée pour l'hydrogène, ce qui peut réduire la diffusion de l'hydrogène du métal de la soudure vers la zone affectée thermiquement et empêcher efficacement la formation d'une couche d'ozone. fissures froidesLe préchauffage n'est donc pas nécessaire.
Cependant, la résistance de la soudure est relativement faible et ne peut pas être améliorée par un traitement thermique après la soudure.
L'acier inoxydable martensitique a une teneur élevée en chrome, ce qui augmente considérablement sa capacité à être durci.
Quel que soit son état initial avant le soudage, le soudage entraîne toujours la formation de martensite près de la couture.
À mesure que la tendance au durcissement augmente, le joint devient plus sujet à la fissuration à froid, en particulier en présence d'hydrogène. Dans de telles conditions, l'acier inoxydable martensitique est également sujet à la formation de fissures retardées dangereuses induites par l'hydrogène.
Mes mesures :
Les aciers inoxydables martensitiques, en particulier ceux qui contiennent des niveaux élevés d'éléments formant de la ferrite, ont une tendance plus élevée à la croissance du grain.
Une vitesse de refroidissement lente peut entraîner la formation de ferrite grossière et de carbure dans la zone affectée thermiquement (ZAT) du soudage, tandis qu'une vitesse de refroidissement rapide peut entraîner un durcissement et la formation de martensite grossière dans la ZAT.
Ces structures grossières réduisent la plasticité et la ténacité de la ZHA de l'acier inoxydable martensitique, ce qui le rend cassant.
Contre-mesures :
Le préchauffage avant le soudage est une technique cruciale pour éviter les fissures à froid.
Pour une teneur en carbone comprise entre 0,1% et 0,2%, la température de préchauffage doit être comprise entre 200 et 260°C, tandis qu'un élément soudé à haute résistance peut être préchauffé à une température comprise entre 400 et 450°C.
L'élément soudé ne doit pas être chauffé directement à partir de l'élément soudé. température de soudage pour le traitement de revenu parce que l'austénite peut ne pas être complètement transformée pendant le soudage.
Le chauffage et le revenu immédiats après le soudage peuvent entraîner la précipitation de carbures le long de l'axe de soudage. austénite Le joint de grain de l'austénite se transforme en perlite et la structure du grain est grossière, ce qui réduit considérablement la ténacité de l'acier.
Par conséquent, la pièce soudée doit être refroidie avant le revenu et l'austénite dans la soudure et la zone affectée thermiquement doit être largement décomposée.
Pour les pièces soudées à faible résistance, elles peuvent être refroidies à la température ambiante, puis trempées.
Pour les soudures épaisses, un processus plus complexe est nécessaire. Après le soudage, la pièce doit être refroidie à 100-150°C, maintenue à chaud pendant 0,5-1 heure, puis chauffée à la température de revenu.
Le traitement thermique après soudage a pour but d'abaisser la dureté de la soudure et de la zone affectée thermiquement, d'améliorer sa plasticité et sa ténacité, et de diminuer la dureté de la soudure et de la zone affectée thermiquement. contrainte résiduelle de soudage.
Le traitement thermique post-soudure peut comprendre le revenu et la trempe complète. recuit. La température de trempe doit être comprise entre 650 et 750°C, avec un temps de maintien d'une heure suivi d'un refroidissement à l'air.
Si l'élément soudé doit être usiné après le soudage, il est nécessaire d'effectuer un contrôle complet de la qualité de l'élément soudé. recuit peut être effectuée pour obtenir une dureté minimale.
La température de recuit doit être comprise entre 830 et 880°C, avec un temps de maintien de 2 heures, suivi d'un refroidissement du four à 595°C, puis d'un refroidissement à l'air.
Les électrodes pour le soudage de l'acier inoxydable martensitique sont classées en deux catégories : chrome acier inoxydable et les électrodes en acier inoxydable austénitique au chrome-nickel.
Les électrodes courantes en acier inoxydable au chrome comprennent les électrodes E1-13-16 (G202) et E1-13-15 (G207).
Les électrodes courantes en acier inoxydable austénitique au chrome-nickel comprennent notamment les électrodes E0-19-10-16 (A102), E0-19-10-15 (A107), E0-18-12Mo2-16 (A202) et E0-18-12Mo2-15 (A207).
L'acier inoxydable duplex présente à la fois les avantages et les inconvénients de l'acier austénitique et de l'acier ferritique, tout en réduisant leurs faiblesses respectives.
(1) Le risque de fissuration à chaud est beaucoup plus faible que pour l'acier austénitique.
(2) Le risque de fissuration à froid est nettement inférieur à celui des alliages ordinaires à faible teneur en carbone. acier à haute résistance.
(3) Après refroidissement dans la zone affectée thermiquement, une plus grande quantité de ferrite est retenue, ce qui augmente le risque de corrosion et de fissuration induite par l'hydrogène (fragilisation).
(4) Le joint soudé de l'acier inoxydable duplex est sujet à la précipitation de la phase δ, un composé intermétallique de Cr et de Fe.
Sa température de formation est comprise entre 600°C et 1000°C et peut varier en fonction de la nuance d'acier.
Tableau 1 Plage de température du traitement en solution, phase δ et 475 ℃ Brittleness de l'acier inoxydable Duplex
| Contenu | Acier 2205 biphasé et 2507, etc. | Acier super duplex 00Cr25Ni7Mo3CuN |
| Température de la solution solide/℃ | 1040 | 1025~1100 |
| Température de pelage à l'air/℃ | 1000 | 1000 |
| Phase δ température de formation/℃ | 600~1000 | 600~1000 |
| 475 ° C Température de fragilisation/℃ | 300~525 | 300~525 |
Les processus de soudage Le soudage de l'acier inoxydable duplex se fait d'abord au TIG, puis à l'arc avec des électrodes.
Lors du soudage à l'arc submergé, l'apport de chaleur et la température d'interpassage doivent être étroitement surveillés et une dilution excessive doit être évitée.
Remarque :
En cas de soudage TIG, il convient d'ajouter 1-2% d'azote à l'électrode de soudage. gaz de protection (l'ajout de plus de 2% d'azote peut augmenter la porosité et provoquer une instabilité de l'arc). L'ajout d'azote aide à absorber l'azote du métal soudé, empêchant la perte d'azote par diffusion dans la zone de surface de la soudure, et contribue à stabiliser la phase austénitique dans le métal soudé. joint soudé.
Les matériaux de soudage contenant des niveaux plus élevés d'éléments formant l'austénite (tels que Ni, N) sont choisis pour encourager la transformation de la ferrite en austénite dans la soudure.
L'électrode ou le fil de soudure 22.8.3L est généralement utilisé pour le soudage de l'acier 2205, tandis que l'électrode 25.10.4L ou 25.10.4R est fréquemment utilisée pour le soudage de l'acier 2507.
Tableau 2 Matériaux de soudage et FN de l'acier inoxydable duplex typique
| Métal de base | Matériel de soudage | Composition chimique | Nom | FN（%） | ||||||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | N | Cu | W | ||||
| 2507 | Fil de soudure | 0.02 | 0.3 | 0.5 | 25 | 10 | 4 | 0.25 | - | - | 2507/P100 | 40~100 |
| 0.02 | 25 | 10 | 4 | 0.25 | - | - | Sandivick 25.10.4L | |||||
| Noyau de soudure | 0.03 | 0.5 | 1 | 25 | 9.5 | 3.6 | 0.22 | - | - | Avesta 2507/p100 | ||
| 0.04 | 25 | 10.5 | 4 | 0.25 | - | - | Sandivick 25.10.4L | |||||
| Zeron100 | Fil de soudureNoyau de soudure | 0.04 | 1.2 | 2.5 | 25 | 10 | 4 | 0.22 | 1 | 1 | 22.9.4CuWL 22.9.4CuWLB | 40~60 |
| 2205 | Fil de soudure | 0.02 | 0.5 | 1.6 | 22.5 | 8 | 3 | 0.14 | - | - | Sandivick 22.8.3L | 40~60 |
| Noyau de soudure | 0.03 | 1.0 | 0.8 | 22.5 | 9.5 | 3 | 0.14 | - | - | Sandivick 22.8.3R | ||
(1) Au cours du processus de soudage, le contrôle de l'énergie de soudage, de la température d'interpassage, du préchauffage et de l'épaisseur du matériau influencera la vitesse de refroidissement et, par la suite, la structure et les propriétés de la soudure et de la zone affectée thermiquement.
Pour obtenir des propriétés optimales du métal soudé, il est recommandé de contrôler la température maximale d'interpassage à 100°C. Si un traitement thermique post-soudure est nécessaire, les restrictions de température interpasse peuvent être levées.
(2) Il est préférable d'éviter le traitement thermique après soudage pour l'acier inoxydable duplex.
Si un traitement thermique post-soudure est nécessaire, trempe à l'eau est la méthode utilisée. Pendant le traitement thermique, le chauffage doit être rapide et le temps de maintien à la température de traitement thermique doit être compris entre 5 et 30 minutes, ce qui est suffisant pour rétablir l'équilibre des phases.
L'oxydation du métal est un problème pendant le traitement thermique, c'est pourquoi l'utilisation d'un gaz inerte pour la protection doit être envisagée.
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